如何了解LED驱动及调光

2020-01-24 17:24栏目:技术中心

  LED驱动电路按供给LED的电源类型分为恒压驱动和恒流驱动两种,恒流LED驱动和恒压LED驱动;恒流开关型LED驱动电路通过控制电路采样流过LED灯的电流,并输出控制信号控制开关功率管的导通与关断,以调整输出电流为设定值。调光控制电路主要有可控硅调光电路,脉冲宽度调制(PWM),脉冲频率调制(PFM),滑模调制(sliding mode control),PWM_PFM调制,PSM调制等。

  脉冲宽度调制如图1所示,指在特定频率下,通过改变开关功率管在每个周期内的导通时间,也就是通过调节占空比来实现输出电压的稳定。当输出电压由于工作环境、噪声等因数影响而改变时,误差放大器采样电压变化,并将信号输送给控制电路,由控制电路调节控制开关功率管信号的占空比,从而维持输出电压的稳定。

  (1)PWM调制方式在重载时具有很高的效率,且对负载的变化具有很好的动态响应。

  (2)输出纹波电压小且线)频率稳定,占空比调节不受限制,控制简单,且电流控制模式和电压控制模式都适用。

  脉冲频率调制如图2所示,在开关功率管导通时间一定的条件下,通过调节开关功率管的关断时间,来实现对输出电压的控制。当输出电压变化时,误差放大器采样反馈信号,并将与基准信号比较以后的输出信号送给控制电路,由控制电路分析误差信号,并产生一个脉冲宽度恒定、频率变化的方波信号来控制开关功率管,从而维持输出电压的稳定。

  (1)PFM调制方式在轻载时具有很高的效率、较好的频率特性和较高的电压调整率。

  Sliding Mode调制模式即滑模控制,全称滑模变结构控制,是一种不连续控制。如图3所示,滑模控制方式使系统结构根据其当前状态有目的地进行变化,迫使系统在响应条件下沿所设计的轨迹作小幅度、高频率的上下运动,即滑模运动,从而减轻了系统对扰动及负载跳变的敏感性。

  Sliding Mode调制方式的优点:态响应速度快、鲁棒性强及稳定范围广等优点,但存在工作频率不固定的问题

  LED电源有很多种类,各类电源的质量、价格差异非常大,这也是影响产品质量及价格的重要因素之一。LED驱动电源通常可以分为三大类,一是开关恒流源,二是线性IC电源,三是阻容降压电源。

  采用变压器将高压变为低压,并进行整流滤波,以便输出稳定的低压直流电。开关恒流源又分隔离式电源和非隔离式电源,隔离是指输出高低电压隔离,安全性非常高,所以对外壳绝缘性要求不高。非隔离安全性稍差,但成本也相对低,传统节能灯就是采用非隔离电源,采用绝缘塑料外壳防护。

  开关电源的安全性相对较高(一般是输出低压),性能稳定,缺点是电路复杂、价格较高。开关电源技术成熟,性能稳定,是目前LED照明的主流电源。

  采用一个IC或多个IC来分配电压,电子元器件种类少,功率因数、电源效率非常高,不需要电解电容,寿命长,成本低。缺点是输出高压非隔离,有频闪,要求外壳做好防触电隔离保护。

  市面上宣称无(去)电解电容,超长寿命的,均是采用线性IC电源。IC驱电源具有高可靠性,高效率低成本优势,是未来理想的LED驱动电源。

  采用一个电容通过其充放电来提供驱动电流,电路简单,成本低,但性能差,稳定性差,在电网电压波动时极容易烧坏LED,同时输出高压非隔离,要求绝缘防护外壳。功率因数低,寿命短,一般只适于经济型小功率产品(5W以内)。

  功率高的产品,输出电流大,电容不能提供大电流,否则容易烧坏。另外,国家对高功率灯具的功率因数有要求,即7W以上的功率因数要求大于0.7,但是阻容降压电源远远达不到(一般在0.2-0.3之间),所以高功率产品不宜采用阻容降压电源。市场上,要求不高的低端型的产品,几乎全部是采用阻容降压电源,还有一些高功率的便宜的低端产品,也是采用阻容降压电源。

  概括地说,LED驱动也是开关电源的一种,只是它有几点特殊性,也是这类开关电源的共性,所以习惯上把它分类称为LED驱动了。

  它的电压输出是3.2的倍数,就是说电压输出的形式为3.2V、6.4V、9.6V、12.8V,但最多一般不超过25.6V。因为超过这个数后,在开启LED的时候,会因产品的一致性不好而发生瞬间烧毁最后导通的那只LED的可能性。而且这个电压也不是恒定的,是随负载的变化而变化,以达到恒流的目的。

  它的输出电流是恒定的,理想的电路是无论LED的特性曲线怎么变化,驱动电源的电流保持不变。但限于元件精度,还是会有少量的变化的,而这个变化也是判断驱动电路是否优秀的重要参数,LED的导通与电压的函数是一个非线性的“三段”关系,所以保持恒流非常重要。

  它的启动是软启动。由于LED的一致性非常差,并且在导通时内部PN结的活性发生瞬间变化,所以LED的驱动一般设计为软启动,来避开这个缺陷。

  它的电路要求最简单,因为很多时候,要求电路装在一个很小的空间里,以配合LED照明的方便性,所以电路应尽可能的简单,CO报警器测试这样也能节约成本、减少能耗。

  它一般不要求隔离,因为很多产品是类似于普通照明灯一样的结构,安全方面可与照明灯相仿就是。但这第一条是一个“选读项”,大家在了解的时候不要有误解,因为有的驱动还是需要隔离的,这个特点只适用于我们目前流行的电路,而不一定适合以后的电路发展需要。

  很多人片面的强调恒流,但却闭口不提电压,是不对的。因为恒流的概念与电压无关,比如一个电源,如果仅仅是30V输出的恒流,那么当你开路的时候,它的电压就是30V了;这时你如果接上LED,那么这个直接用PN结工作的元件,会在最精确电路的反应之前烧掉的。

  因为任何电路都需要有反应时间,而电路里的工作器件就是半导体。PN结在电源给出取样信号后才能反应过来,而LED的PN结直接就开始工作了,所以它的“反应”比电路中“众多的PN结配合”来得快,提前烧掉!当然也有特殊场合下用这种驱动的,但这种LED的驱动不允许输出端开路的。准确的说是“不允许输出端开路后再接上LED”。

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